niobium

Verificeret
Artiklens indhold er godkendt af redaktionen.

niobium, (efter Niobe og -ium til betegnelse af grundstof), niob, grundstof nr. 41, placeret i det periodiske systems 5. gruppe; atomtegn Nb. Niobium er et ret bestandigt, gråt tungmetal. I 1801 udførte C. Hatchett undersøgelser af et mineral, der var sendt til England fra Nordamerika. Hatchett viste, at mineralet indeholdt et hidtil ukendt metal, som han i 1802 gav navnet columbium til ære for Christoffer Columbus.

Efter offentliggørelsen udspandt der sig en længerevarende strid om, hvorvidt der var forskel på columbium og det af A.G. Ekeberg i 1802 opdagede tantal. Striden endte i 1844 med, at det blev fastslået, at der er tale om to forskellige grundstoffer, men nu fik Hatchetts columbium navnet niobium.

Metallisk niobium er svært at fremstille. Det lykkedes dog for W. Blomstrand i 1864 ved reduktion af niobium(V)klorid med brint ved høj temperatur.

Egenskaber
Nummer 41
Atomtegn Nb
Navn niobium
Relativ atommasse 92,90635
Densitet 8,57 g/cm3 (20 °C)
Smeltepunkt 2468 °C
Kogepunkt 5127 °C
Opdagelse 1801 (C. Hatchett)

Niobiumforbindelser indeholder normalt niobium i oxidationstrin +5, fx niobium(V)oxid, Nb2O5, og niobium(V)klorid, NbCl5.

Geokemi og mineraler

Niobium er i naturen altid ledsaget af tantal pga. de to stoffers ens kemiske egenskaber og ionradier: Nb5+ og Ta5+ 0,64 Å. Det er lithofile grundstoffer, dvs. at de er knyttet til jordskorpen, som i gennemsnit har 20 g/t niobium og 2 g/t tantal. Niobium og tantal koncentreres i de sene stadier af magmaers krystallisation. De største indhold findes derfor i pegmatitter, agpaitiske nefelinsyenitter og carbonatitter. Når bjergarter forvitrer, frigøres niobium og tantal i resistente mineraler som ilmenit, zircon og columbit, der kan danne tungmineralforekomster. Niobium og tantal findes som sporgrundstoffer i mineraler som pyroxener og amfiboler, men optages især i titaniummineraler som titanit og ilmenit, hvor de erstatter titanium. Et stort antal mineraler indeholder derfor 1-5 vægtpct. niobium + tantal, men der er også mange selvstændige niobium-tantal-mineraler, hovedsagelig oxider, hydroxider og silikater. De vigtigste er pyrochlor, columbit, tantalit og loparit.

Forekomst

Niobium og tantal blev tidligere især udvundet som biprodukter ved brydning af tungmineralforekomster med ilmenit og zircon og i Nigeria ved brydning af columbitholdige granitter og disses forvitringsdannelser. Nu udvindes niobium og tantal ved brydning af pyrochlorholdige carbonatitter i Brasilien og Canada og i mindre mængder af pegmatitter i Den Demokratiske Republik Congo, Rwanda og Zimbabwe. Desuden brydes agpaitiske bjergarter med loparit i Lovozero på Kolahalvøen. På verdensplan blev der i 2006 brudt ca. 60.000 t niobium og 1300 t tantal; Brasilien dominerer niobiumproduktionen med 93%, Canada producerer 6%. Australien og Brasilien er de største producenter af tantal.

De agpaitiske nefelinsyenitter i Ilímaussaq-komplekset i Sydgrønland har et gennemsnitsindhold på 525 g/t niobium og 32 g/t tantal og lokalt mere end 2000 g/t niobium og 300 g/t tantal. Det skyldes, at komplekset er rigt på pyrochlor, epistolit og murmanit. Specielt indeholder mineralet eudialyt ca. 1% niobium og op til 0,5% tantal, der vil kunne udvindes som biprodukter ved en fremtidig brydning af bjergarten kakortokit. Motzfeldt-komplekset nær Narsarsuaq indeholder en stor forekomst af pyrochlor, og der er flere steder i Vestgrønland fundet pyrochlorholdige carbonatitter.

Fremstilling og anvendelse

Niobium udvindes af renset niobiumoxid ved direkte reduktion med aluminium eller ved halogenering og efterfølgende reduktion med natrium. Det rå metal renses yderligere ved opvarmning til niobiums smeltepunkt (2468 °C); ved denne temperatur fordamper de fleste urenheder.

Niobium er meget korrosionsbestandigt og anvendes i reaktorteknologi og i specielle vakuumrør. Niobiumlegeringer (bl.a. niobium-zirconium- og niobium-titan-legeringer) bruges i superledende magneter, og niobium er en vigtig bestanddel i superlegeringer og stål til højtemperaturanvendelser. Små mængder niobium indgår også i nogle rustfri stål og almindelige (lavtlegerede) stål, bl.a. til svejsning.

Forbindelser

Niobium optræder i intermetalliske forbindelser samt i oxygen- og halogenforbindelser.

Intermetalliske forbindelser. Niobium er superledende ved 9 K og danner mange superledende legeringer og intermetalliske forbindelser. Det kan optage hydrogen og danne forbindelser, NbHx, hvor x kan antage værdier op til ca. 1.

Oxygenforbindelser. Forbindelser af veldefineret støkiometri er NbO, NbO2 og Nb2O5. Derudover er der forbindelser af variabel sammensætning, NbOx, med x-værdier mellem 1,2 og 1,6.

Halogenforbindelser. Med halogenerne fluor, klor, brom og jod dannes forbindelser af typen NbXy, hvor y kan antage værdierne 21/2, 3, 4 og 5. Ingen af dem danner i fast tilstand simple molekyler med ét niobiumatom. For y = 21/2, fx Nb6F15, er der tale om klyngeforbindelser (eng. cluster compounds), hvor seks Nb-atomer er bundet sammen og danner et oktaeder, og hvert Nb-atom er bundet til 12 nærmere og tre fjernere halogenatomer. NbCl5 er monomer i dampfase, men danner i krystallen dobbeltmolekyler, Nb2Cl10. NbX3- og NbX4-forbindelser er ligeledes polymere.

 

Find bøger

   
   Find Lydbøger
hos Storytel
   Find bøger
bogpriser.dk
   Studiebøger
pensum.dk
   Læs e-bøger
hos Ready

 

Hvad er et tag? Tags er artiklens nøgleord. Artikler med et fælles tag findes ved at klikke på tagget. Når du er logget ind, kan du tilføje tags og dermed skabe sammenhænge.
Nyhedsbrev

Om artiklen

Seneste forfatter
Redaktionen
02/11/2009
Oprindelige forfattere
Bos
01/02/2009
Gram
01/02/2009
HeSø
01/02/2009
OWD
01/02/2009
SERa
01/02/2009

© Gyldendal 2009-2014 - Powered by MindTouch Deki